一种运流设备的制作方法

本发明属于煤矿施工防护领域，特别是涉及一种运流设备。

背景技术：

在对煤层中的瓦斯进行抽采治理时，由于治理区域的煤层内瓦斯基本处于原始含量，在底抽巷施工穿层钻孔过程中，瓦斯涌出较大，容易造成巷道内瓦斯频繁超限，而现有的防止钻孔施工过程中涌出瓦斯的装置效果不理想，难以起到防护作用，容易对煤矿企业造成重大安全隐患。

现有技术中，在施工时还存在水、煤及岩粉无法有效的运移和分离的问题，增加了施工人员的负担，提高了施工的难度，还会对施工现场的环境造成污染，不利于施工的进行和管理，同时运流设备体积大和安装繁琐也是困扰施工的一个问题。

因此，如何使得在钻孔过程中控制瓦斯含量，限制瓦斯超限，同时能够对钻孔施工存在的水、煤及岩粉进行有效的运移和分离是本技术领域的技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种运流设备，解决现有技术中钻孔施工时瓦斯易超限，无法有效进行水、煤及岩粉的运移和分离，以及运流设备安装繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种运流设备，包括用于将瓦斯、水、煤及岩粉进行气液固分离的运流装置，所述运流装置的前端连接有为其提供定向水流的水力源装置，所述运流装置的末端连接有分离煤的分离装置。

所述运流装置包括多个串接的瓦斯吸收室和运流管，所述瓦斯吸收室包括负压连接口、运流管连接口和导流管连接口，所述负压连接口通过负压管连接到用于吸收瓦斯的抽采管，所述瓦斯吸收室之间通过所述运流管连接口连接所述运流管，并且至少有一个所述瓦斯吸收室的所述导流管连接口通过导流管连接用于密闭收集煤矿钻孔钻进时产生涌流体的孔口装置。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述瓦斯吸收室还包括气样监测口，连接有用于监测所述瓦斯吸收室内部的瓦斯浓度的监测装置。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述瓦斯吸收室的负压连接口处设置有负压阀，所述负压阀连接所述监测装置，所述监测装置根据监测到所述瓦斯吸收室内的瓦斯浓度值，控制所述负压阀关闭或开启。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述瓦斯吸收室还包括清渣口。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述孔口装置下部设置有导流管连接口，通过导流管对应连接所述瓦斯吸收室的导流管连接口，用于向瓦斯吸收室运送所述涌流体。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述孔口装置上部还设置有负压连接口，通过负压管连接到所述抽采管，用于抽取所述涌流体中的气体。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述瓦斯吸收室两侧分别设置有运流管连接口，其中一个是定向水流进入口，另一个是定向水流流出口，在定向水流流出口处设置有挡气帘。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述瓦斯吸收室还设置有水管，所述水管的一端伸入所述瓦斯吸收室内部并连接有喷水器，所述水管的另一端伸出所述瓦斯吸收室并连接巷道中的供水管。

在本发明运流设备的另一实施例中，所述孔口装置还包括设置在孔口装置两侧的进钻口和金属管。

在本发明运流设备的另一实施例中，将与孔口装置相连接的瓦斯吸收室定义为本级吸收室，在所述本级吸收室之后连接的一个或多个瓦斯吸收室定义为次级吸收室，次级吸收室的导流管连接口密封且不再连接孔口装置，但其负压连接口通过负压管连接抽采管。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种运流设备，包括用于将瓦斯、水、煤及岩粉进行气液固分离的运流装置，运流装置的前端连接有为其提供定向水流的水力源装置，运流装置的末端连接有分离煤的分离装置，运流装置包括多个串接的瓦斯吸收室和运流管，瓦斯吸收室包括负压连接口、运流管连接口和导流管连接口，负压连接口通过负压管连接到用于吸收瓦斯的抽采管，瓦斯吸收室之间通过运流管连接口连接运流管，并且至少有一个瓦斯吸收室的导流管连接口通过导流管连接用于密闭收集煤矿钻孔钻进时产生涌流体的孔口装置。该运流设备可通过多级吸收限制瓦斯超限，并对水、煤及岩粉进行运移和分离，具有密闭性强、安全性高和利于智能化管理的优势。

附图说明

图1是本发明运流设备一实施例示意图；

图2是图1所示实施例的a部分局部放大图；

图3是本发明运流设备另一实施例中瓦斯吸收室正视图；

图4是图3所示实施例的左视图；

图5是图3所示实施例的俯视图；

图6是本发明运流设备另一实施例中孔口装置结构示意图；

图7是图6所示实施例中b部分局部放大图；

图8是图6所示实施例的侧视图；

图9是图8所示实施例中c部分局部放大图；

图10是本发明运流设备另一实施例中金属管与孔道的位置关系图；

图11是本发明运流设备另一实施例中金属管与孔道的横截面示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

优选的，结合图1至图5，该运流设备包括用于将瓦斯、水、煤及岩粉进行气液固分离的运流装置1，所述运流装置1的前端连接有为其提供定向水流的水力源装置2，所述运流装置1的末端连接有分离煤的分离装置7。

优选的，所述运流装置1包括多个串接的瓦斯吸收室11和运流管12，所述瓦斯吸收室11包括负压连接口112、运流管连接口114和导流管连接口111，所述负压连接口112通过负压管3连接到用于吸收瓦斯的抽采管4，所述瓦斯吸收室11之间通过所述运流管连接口114连接所述运流管12，并且至少有一个所述瓦斯吸收室11的所述导流管连接口111通过导流管5连接用于密闭收集煤矿钻孔钻进时产生涌流体的孔口装置6。

优选的，所述涌流体包括钻孔施工过程中由孔内排出的瓦斯、水、煤、岩粉等。

优选的，所述孔口装置6也具有负压连接口61和导流管连接口62，所述孔口装置6的负压连接口61也连接有通向所述抽采管的负压管，所述孔口装置6的导流管连接口62通过所述导流管5连接所述瓦斯吸收室11的导流管连接口111。

进一步优选的，瓦斯吸收室11的导流管连接口111设置为两个，其中一个导流管连接口为密封状态，一方面减少了与之连接的孔口装置的数量，降低劳动强度，另一方面在其中一个导流管连接口损坏时，可使用另一个导流管连接口连接孔口装置，具有备用功能，与此同时，由于钻孔位置可能在瓦斯吸收室的左侧或右侧，设置左右两个导流管连接口，也是为了连接孔口装置更加方便。

优选的，所述瓦斯吸收室11还包括气样监测口113，连接有用于监测所述瓦斯吸收室11内部的瓦斯浓度的监测装置。

进一步优选的，所述导流管连接口111和负压连接口112设置在所述瓦斯吸收室11的上方，且所述导流管连接口111延伸到所述瓦斯吸收室11的内部。

优选的，运流管的管径可根据施工环境及钻机台数选用合适的管径，如：φ150mm、φ300mm、φ450mm等。

优选的，所述水力源装置2包括水泵，或者所述水力源装置也可以是水流较大的水源。

优选的，所述瓦斯吸收室11的负压连接口112处设置有负压阀1121，所述负压阀1121连接所述监测装置，所述监测装置根据监测到所述瓦斯吸收室11内的瓦斯浓度值，控制所述负压阀1121关闭或开启。

优选的，所述监测装置包括设置在所述瓦斯吸收室11外面的瓦斯传感器和电控开关，所述电控开关连接所述负压阀，所述气样监测口113连接所述瓦斯传感器，当所述瓦斯吸收室内部的瓦斯浓度达到报警值后，所述监测装置传送电信号至所述电控开关，所述电控开关控制所连接的负压阀1121打开，所述负压管3导通，将瓦斯运输至抽采管4进行吸收和消化。

监测装置对所述瓦斯吸收室内的瓦斯浓度进行持续监测，当所述监测装置监测到所述瓦斯吸收室内的瓦斯浓度低于报警阈值时，所述监测装置传送电信号至所述电控开关，所述电控开关控制所连接的负压阀1121关闭。

优选的，优选的，负压连接口112包括手动负压连接口和自动负压连接口，可手动拧紧或拧开该负压连接口来实现该负压连接口的关闭或打开，或者通过上述的电控开关与负压阀的连接来实现自动打开或关闭该负压连接口。

优选的，所述瓦斯吸收室11还包括清渣口115，进一步优选的，所述清渣口115开设在所述瓦斯吸收室11的侧边，在所述清渣口115处设置法兰进行密封，工作一段时间后，清渣口处会有煤渣或岩粉之类的淤积物，此时可以打开清渣口进行手动清理，保障瓦斯吸收室的正常工作，清渣口在瓦斯吸收室或运流管堵塞时，可以方便清理。

优选的，结合图3和图4，所述瓦斯吸收室11两侧分别设置有运流管连接口114，其中一个是定向水流进入口，另一个是定向水流流出口，在定向水流流出口处设置有挡气帘116，所述挡气帘116呈半圆形，具有多个瓦斯阻挡竖缝1161，用于将瓦斯阻挡在瓦斯吸收室内，尽可能的吸收和消化瓦斯。

进一步优选的，如图2所示，所述运流管12上开设有水管连接口121，所述水管连接口121连接另外独立的喷水水管（该喷水水管中的水流可由设置在巷道内的供水管提供），当运流管12内部需要进行清洗时，喷水水管通过独立的供水管通入水流，且该水流通过所述水管连接口121流入运流管12，达到清洗运流管的目的，该喷水水管中水流的流向与运流管中由水力源装置提供的定向水流的流向相同，该喷水水管中的水流可由设置在巷道内的供水管提供，也可由独立的水泵提供。

优选的，结合图3、图4和图5，所述瓦斯吸收室11还设置有水管117，所述水管117的一端伸入所述瓦斯吸收室11内部并连接有喷水器118，所述水管117的另一端伸出所述瓦斯吸收室11并连接巷道中的供水管（施工中开通的有巷道，巷道中设置的有清洗用的供水管，该瓦斯吸收室上设置的水管的一端连接巷道中的供水管），当需要清洗瓦斯吸收室11内部淤积的煤渣和岩粉时，所述巷道中的供水管通水，进而将水流从水管117运输进入瓦斯吸收室11的内部，并到达喷水器118，所述喷水器进而喷水清洗瓦斯吸收室内部，由于瓦斯吸收室和运流管是连通的，所以同时也能够清洗运流管中淤积的煤渣和岩粉。通过在瓦斯吸收室11上设置水管，以及在运流管上开设水管连接口，可以清洗瓦斯吸收室内部以及运流管内部淤积的煤渣或岩粉。

瓦斯吸收室和运流管的清洗用的水流来自同一个源头（比如同一个在巷道中敷设的供水管）。

进一步优选的，瓦斯吸收室和运流管的清洗用的水流来自独立不同的两个源头（比如两个独立的供水管，供水管可由阀门进行开关控制），这样可以分开有选择的对瓦斯吸收室和运流管进行清洗，避免不必要的水资源浪费。

优选的，结合图6至图9，所述孔口装置6下部设置有导流管连接口62，通过导流管对应连接所述瓦斯吸收室11的导流管连接口，用于向瓦斯吸收室运送所述涌流体。

优选的，所述孔口装置6上部还设置有负压连接口61，通过负压管连接到所述抽采管，用于抽取所述涌流体中的气体。

优选的，所述孔口装置6还包括设置在孔口装置两侧的进钻口63和金属管64，所述进钻口63和金属管64相连通且同轴线，在所述金属管64的外表面套设有用于阻止瓦斯、水、煤和岩粉扩散的密封垫，所述密封垫包括硬质密封垫d1和软质密封垫d2，所述软质密封垫d2的两侧设置有所述硬质密封垫d1，即密封垫呈硬质-软质-硬质这种设置形式，且所述软质密封垫d2的直径大于所述硬质密封垫d1的直径。优选的，所述软质密封垫直径为153mm，所述硬质密封垫的直径为150mm，软质密封垫厚度为2mm，硬质密封垫的厚度为1.5mm，所述金属管64的直径为108mm，实际施工过程中，软质密封垫的直径要大于或等于钻孔后形成的孔道的直径。

进一步优选的，所述金属管64由至少两根管子g1拼接而成，在管子的端部具有法兰f1，当两根管子相互拼接时，两根管子的法兰f1相接触并焊接连接，紧贴着所述法兰f1设置有所述密封垫，具体的，在所述硬质密封垫的外侧设置有铁质的固定片d3，固定片d3挤紧并固定密封垫，加强了密封垫的结构强度，使其不易在孔道中变形，而软质和硬质密封垫相结合的形式利于阻挡孔道中瓦斯、水、煤和岩粉的扩散，也利于孔口装置将打钻过程中孔道内喷涌的瓦斯、水、煤和岩粉收集起来，进而通过孔口装置的导流管运输到所述瓦斯吸收室内，在该实施例中有两套密封垫，每套密封垫包含两个硬质密封垫d1和一个软质密封垫d2，在密封垫的侧面设置有所述固定片d3。

优选的，结合图6和图10，在施工打钻后形成有孔道k2，将所述孔口装置6的金属管64插入所述孔道内，因所述孔道直径大于所述金属管64的直径，所以所述孔道与所述金属管64的外表面之间具有间隙x1，所述密封垫正好填补该间隙x1，阻止孔道内的涌流体w1（包括瓦斯、水、煤和岩粉）扩散，并将它们收集起来。实际施工过程中，优选的，孔道钻孔时通常为倾斜向上钻孔，孔口装置设置在孔道的下方，水、煤和岩粉由于重力的关系会沿着孔道向下运动，密封垫就会阻挡其向下，由此来阻挡扩散和收集，进而通过导流管运输给瓦斯吸收室，再将孔口装置6的负压连接口61连接到抽采管，将孔口装置6的导流管连接口62通过导流管连接到与之相近的一个瓦斯吸收室的导流管连接口，孔口装置的进钻口63用于施工打钻的钻头插入。优选的，穿层钻孔施工时，先使用第一孔径钻头开孔，例如第一孔径为φ94mm，其作用是便于后续更大直径的第二孔径钻头钻进，当使用第一孔径钻头钻进一定深度后，换用第二孔径钻头扩孔，例如第二孔径为φ153mm，通过这种交替更换钻头的方式进行钻进，有利于钻孔方向的定向和精准性，还可防止直接用大钻头而造成钻头损坏这一情况的发生，当钻孔用φ153mm孔径钻进至2m时，将孔口装置6的金属管64插入孔道内，再将第一孔径钻头通过孔口装置6的进钻口63插入到金属管64中，进行打钻作业，此时打钻产生的瓦斯、水、煤和岩粉会被密封垫阻挡，进而被孔口装置收集运输到瓦斯吸收室。

优选的，上述穿层钻孔施工时，也可直接使用第二孔径钻头开孔，钻孔钻进快到煤层时，将孔口装置插入孔道，再将第一孔径钻头通过孔口装置插入到金属管中，进行打钻作业。

优选的，所述孔口装置6沿所述进钻孔63的轴线分为上部s1和下部s2，所述上部和下部相互拼接，接口处设置为阶梯型，也可用卡扣或螺丝来紧固连接上部和下部的接口。设置为上下部拼接可使得孔口装置组装和拆卸便捷，携带方便，减少了单个零部件的重量。

优选的，结合图8和图9，孔口装置6为分体安装形式，其中金属管64可从孔口装置上拆卸下来，优选的，所述金属管64由两个半圆形金属管拼合而成，在所述两个半圆形金属管的接口处k1设置成相互卡接的阶梯型，该种阶梯型连接的拼合方式一方面便于金属管64的组装携带，减少了孔口装置未安装状态的重量，另一方面该种拼合方式由于具有阶梯型曲折，密封性更好，连接的更加牢固。

优选的，如图1所示，与连接有孔口装置的所述瓦斯吸收室相邻的瓦斯吸收室，仅把负压连接口通过负压管连接到抽采管，相邻的瓦斯吸收室的导流管连接口密封且不再连接孔口装置，在实际施工打钻过程中，并非要在每个瓦斯吸收室旁打钻，即并非每个瓦斯吸收室都连接有孔口装置，一般只在打钻位置处设置孔口装置，再将该孔口装置与其相近的瓦斯吸收室连接，这样设置减少孔口装置的设置数量，也减少了施工强度，具体的，一般相隔4m-5m进行一次打钻，即在打钻形成的孔道处安装一个孔口装置。

优选的，将与孔口装置相连接的瓦斯吸收室定义为本级吸收室，在所述本级吸收室之后连接的一个或多个瓦斯吸收室定义为次级吸收室，次级吸收室的导流管连接口密封且不再连接孔口装置，但其负压连接口还继续连接着抽采管。水力源装置与其最接近的第一个设置的本级吸收室之间通常会有若干个瓦斯吸收室，如图1所示，例如3个，这些瓦斯吸收室的导流管连接口和负压连接口均密封。实际施工过程中，会有多个打钻孔，打钻孔之间具有一定间隔（如4m或5m），随着施工的进行，会有第二个打钻孔，即会有对应的第二个孔口装置，也即会有第二个与孔口装置相连接的本级吸收室，以此类推，会有多个本级吸收室，这些本级吸收室连接着所述孔口装置，所述孔口装置收集的瓦斯、水、煤和岩粉会运输到所述本级吸收室，当所述本级吸收室的瓦斯浓度超限（由监测装置监测），瓦斯扩散上移，监测装置控制负压阀打开，该本级吸收室的负压管导通，运输瓦斯给抽采管，与本级吸收室相连接的次级吸收室继续监测瓦斯浓度，如果超限，则次级吸收室的负压管导通，运输次级吸收室的瓦斯到抽采管，如果不超限，则次级吸收室的负压管不导通，由于有多个次级吸收室，所以可以进行逐级的瓦斯吸收和消化，进而降低瓦斯浓度，达到吸收和消除瓦斯的目的，实现瓦斯的不超限。

进一步优选的，钻机使用的钻杆须为圆钻杆（未见煤时可使用三棱或螺旋钻杆），这样利于和孔口装置的金属管（圆形）相适配，保证孔口装置安装时的密闭性。

优选的，在所述孔口装置6内部设置有倾斜的硬密封垫d4，用于阻挡水煤，使水煤便于流入与孔口装置6相连接的导流管，并顺利进入瓦斯吸收室，同时设置该硬密封垫d4还能减轻水煤对孔口装置内部的冲击力，进一步优选的，所述硬密封垫d4开设有供钻杆穿过的孔洞，进一步优选的，硬密封垫d4由两个半圆环拼接而成，其整体外观为圆环。在实际施工过程中，有时需要在回采前预先在煤层打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，破坏煤体内原有的煤－瓦斯两相体系的平衡，形成煤－瓦斯－水三相体系，体系内各个介质相互作用，使煤的物理化学性质、力学性质及热力学性质发生变化。

优选的，在所述孔口装置6的进钻口63以及所述孔口装置6与所述金属管连接的接口处均设置有软密封垫d5，为了阻挡水煤，同样的，软密封垫d5上也开设有供钻杆穿过的孔洞，其外观为中间开孔的圆环。

优选的，在所述运流装置的末端连接有分离装置7，所述分离装置7包括震动筛71和沉淀池72，具体的，运流装置中的最后一个运流管连接所述震动筛71，所述震动筛71将运流管运输过来的水、煤、岩粉筛选，其中颗粒直径较大的煤、岩粉从震动筛上落入皮带运输机j1，进而外运至装车地点进行装车，而含有细煤粉的水煤则落入震动筛71下方的沉淀池管路73，在水流的作用下被冲刷到沉淀池72中，进一步沉淀和脱水，直至达到装运标准，然后装车外运。采用皮带运输机来进行清煤，大大降低了施工人员清煤的工作强度，提高了清煤的工作效率。

进一步优选的，所述沉淀池72由铁网格和透水性良好的塑料薄膜或编织袋或编织膜加工而成，用于快速沉淀经所述震动筛71分选后的水和煤，进一步分离粒径较小的煤，达到装运标准。

进一步优选的，经过沉淀的水可作为水力源装置的水源（或进入泵仓），重复利用，减少水资源的浪费和污染。

结合图7、图10和图11，在孔道k2中设置有紧贴孔道k2和法兰f1的液压缸y1，液压缸y1支撑孔道k2和法兰f1，起到将整个孔口装置与孔道k2牢固固定的作用，进一步优选的，液压缸y1围绕法兰f1的外表面均匀设置，即从金属管64的轴线方向看，液压缸y1均匀分布在法兰f1上，这样设置将使得孔口装置受到的固定力均匀化，金属管64在孔道k2中不会发生横截面方向上的偏移。

基于以上实施例，本发明公开了一种运流设备，包括用于将瓦斯、水、煤及岩粉进行气液固分离的运流装置，运流装置的前端连接有为其提供定向水流的水力源装置，运流装置的末端连接有分离煤的分离装置，运流装置包括多个串接的瓦斯吸收室和运流管，瓦斯吸收室包括负压连接口、运流管连接口和导流管连接口，负压连接口通过负压管连接到用于吸收瓦斯的抽采管，瓦斯吸收室之间通过运流管连接口连接运流管，并且至少有一个瓦斯吸收室的导流管连接口通过导流管连接用于密闭收集煤矿钻孔钻进时产生涌流体的孔口装置。该运流设备可通过多级吸收限制瓦斯超限，并对水、煤及岩粉进行运移和分离，具有密闭性强、安全性高和利于智能化管理的优势。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。